پایداری جوهرهای تصعیدی جوهرافشان با بهینه سازی میزان سطح‌فعال و پراکنشیار

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه علوم و فناوری چاپ، پژوهشگاه رنگ

2 گروه پژوهشی علوم و فناوری چاپ، پژوهشگاه رنگ، تهران، ایران

چکیده
موضوع تحقیق: فرمول‌بندی جوهرهای جوهرافشان تصعیدی مبتنی بر رنگزاهای پراکنده، نیازمند کنترل دقیق پایداری پراکنه و رفتار رئولوژیکی برای دستیابی به کیفیت چاپ پایدار و سازگاری با سامانه چاپگر است. یکی از چالش‌های اساسی در این زمینه، ایجاد تعادل مناسب میان پراکنشیارهای پلیمری و سطح‌فعال‌ها با وزن مولکولی پایین است تا از ته‌نشینی ذرات، نوسانات گرانروی و تغییرات کشش سطحی جلوگیری شود. این پژوهش با هدف بررسی نقش غلظت سطح‌فعال غیریونی بر ویژگی‌های فیزیکی، پایداری پراکنه و رفتار رئولوژیکی رنگزای پراکنده آبی ۳۵۹ در فرمول‌بندی‌های جوهرهای جوهرافشان تصعیدی آب­پایه انجام شد.
روش تحقیق: افشرده‌های رنگزا با استفاده از دستگاه آسیاب خمره‌ای در حضور پراکنشیار پلیمری، گلیسیرین و آب یون‌زدوده تهیه شدند. غلظت سطح‌فعال غیریونی در محدوده‌ی ۰ تا 7/1 درصد وزنی تنظیم شد. نمونه‌های حاصل‌شده با استفاده از طیف‌سنجی UV-vis برای تعیین قدرت رنگی، روش پراکندگی نور پویا برای اندازه ذرات، روش Wilhelmy برای کشش سطحی، و رئومتر چرخشی برای بررسی رفتار رئولوژیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین پایداری پراکنه با آزمون کدورت در بازه‌های زمانی مختلف بررسی شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد حضور هم‌زمان سطح‌فعال غیریونی و پراکنشیار پلیمری موجب بهبود قابل‌توجه در پایداری و جریان‌پذیری سامانه می‌شود به شکلی که نمونه‌ی با غلظت بهینه‌ی سطح‌فعال، نوسان کدورت کمتر از NTU30 و گرانروی کمتر از cp8/5 دارد و نمونه‌ی عاری از سطح‌فعال بیش از NTU500 کاهش کدورت را طی زمان آزمون تجربه کرد و گرانروی بیش از cp17 نیز دارد. در غلظت بهینه‌ی حدود 3/6 درصد وزنی از سطح فعال، اندازه ذرات به کمینه‌ مقدار و قدرت رنگی به بیشینه مقدار خود رسید و پایداری پراکنه نیز بیشینه شد. در مقابل، مقادیر بسیار بالا یا پایین‌تر از این مقدار، سبب رشد تجمعی ذرات، افزایش کدورت و کاهش کیفیت چاپ شد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تنظیم دقیق نسبت سطح‌فعال به پراکنشیار، برای طراحی جوهرهای جوهرافشان تصعیدی با خواص نوری و رئولوژیکی مطلوب، اهمیت اساسی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Sublimation Inkjet Ink Stability via Optimized Surfactant–Dispersant Levels

نویسندگان English

Mojtaba Jalili 1
Mohsen Mohammad Raei Naeini 2
1 Department of Printing Science and Technology, Institute for Color Science and Technology, Tehran, Iran
2 Department of Printing Science and Technology, Institute for Color Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Research subject: The formulation of sublimation inkjet inks based on disperse dyes requires precise control of dispersion stability and rheological behavior to achieve consistent print quality and printer compatibility. One of the main challenges in this field is establishing an appropriate balance between polymeric dispersants and low-molecular-weight surfactants to prevent sedimentation, viscosity fluctuations, and surface tension instability. This study investigates the influence of nonionic surfactant concentration on the physical characteristics, dispersion stability, and rheological behavior of Disperse Blue 359 in aqueous sublimation inkjet ink formulations.
Research approach: Dye concentrates were prepared using a jar mill in the presence of a polymeric dispersant, glycerol, and deionized water. The concentration of the nonionic surfactant was varied from 0 to 7.1 wt%. The samples were characterized in terms of color strength by UV-vis spectrophotometry, particle size by dynamic light scattering, surface tension by the Wilhelmy method, and rheological behavior by a rotational rheometer. Dispersion stability was also monitored by turbidity measurements over different time intervals.
Main results: The results revealed that the simultaneous presence of the polymeric dispersant and the nonionic surfactant significantly improved the stability and flowability of the system. Specifically, the sample with the optimally concentrated surfactant exhibits turbidity oscillation of less than 30 NTU and a viscosity below 8.5 cp, while the surfactant-free sample experiences a turbidity reduction exceeding 500 NTU over the test duration and a viscosity above 17 cp. At an optimal surfactant concentration of approximately 3.6 wt%, the particle size reached its minimum, color strength reached its maximum, and dispersion stability was maximized. Conversely, both higher and lower surfactant concentrations led to particle aggregation, increased turbidity, and diminished print quality. These findings highlight the critical importance of accurately tuning the ratio of surfactant to dispersant in designing reliable sublimation inkjet inks with desirable optical and rheological properties.

کلیدواژه‌ها English

Inkjet printing
Polymeric dispersant
Surfactant
Dispersion stability
Sublimation transfer

  • تاریخ دریافت 19 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 27 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 28 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار 05 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 05 بهمن 1404